中國是否準(zhǔn)備好了進入光學(xué)時代

縱觀人類文明的發(fā)展史，科學(xué)技術(shù)革命“是一種在歷史上起推動作用的、革命的力量”，主要是通過促進人們的生產(chǎn)方式、生活方式和思維方式的變革來推動社會的發(fā)展。

人類社會從原始社會發(fā)展到今天，大致可以分為農(nóng)耕文明和工業(yè)文明。根據(jù)馬克思歷史唯物主義的哲學(xué)體系，“生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的矛盾，是推動人類社會發(fā)展的基本動力”，而且認為生產(chǎn)力的三要素分別為：以生產(chǎn)工具為主的勞動資料；引入生產(chǎn)過程的勞動對象；具有一定生產(chǎn)經(jīng)驗與勞動技能的勞動者。筆者客觀的認為，勞動資料和勞動對象的核心內(nèi)容應(yīng)該是生產(chǎn)方式。

從生產(chǎn)方式的角度來看待科技工業(yè)革命，農(nóng)耕文明是以“力加工”的生產(chǎn)方式，影響了人類社會幾千年；值得人類自豪的工業(yè)文明，也分別經(jīng)歷了三次科技工業(yè)革命，筆者客觀的從加工方式的角度進行分類，分別認為是：火加工、電加工和光加工。為什么這么分類呢？

綜合來看三次科技工業(yè)革命主要標(biāo)志：第一次是18世紀(jì)60年代蒸汽機的廣泛應(yīng)用，火加工生產(chǎn)工具的出現(xiàn)；第二次是19世紀(jì)70年代電力的廣泛應(yīng)用，電加工生產(chǎn)工具的出現(xiàn)；第三次是20世紀(jì)50年代在原子能技術(shù)、電腦技術(shù)、空間技術(shù)、激光技術(shù)和生物學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域取得的重大突破，光加工生產(chǎn)工具的出現(xiàn)。

以光加工為表現(xiàn)形式的第三次工業(yè)革命，通過新型的激光核聚變技術(shù)(原子能技術(shù))、光子電腦技術(shù)(電腦技術(shù))、激光通信技術(shù)、激光測量技術(shù)、激光加工技術(shù)、激光增材制造技術(shù)、激光生物學(xué)技術(shù)等等，正推動著國際經(jīng)濟格局的調(diào)整?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使世界各國經(jīng)濟相互依存更加緊密，科學(xué)技術(shù)的競爭也進一步擴大了發(fā)達國家同不少發(fā)展中國家的經(jīng)濟差距。因而，第三次科技革命對每一個發(fā)展中國家，特別中國來說，既是機遇，又是挑戰(zhàn)。

激光是20世紀(jì)以來，繼原子能、電腦、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、 “最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。激光的原理早在 1916年已被著名的美國物理學(xué)家愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。

激光是在有理論準(zhǔn)備和生產(chǎn)實踐迫切需要的背景下應(yīng)運而生的，它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展。激光可使人們有效地利用前所未有的先進加工方式，去獲得空前的效益和成果，從而促進了生產(chǎn)力的飛速發(fā)展。

激光已在人類社會發(fā)展中發(fā)揮了三個不可替代的作用：

1、已全面滲透到交叉學(xué)科中，催生了光纖通信、激光光譜、激光測距、激光雷達、激光打標(biāo)、激光切割、激光焊接、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器、激光通信、激光生物學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、激光微制造、激光3D列印等幾十個新學(xué)科。

2、在各國經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，2010年美國評估了工業(yè)制造、交通運輸、生物醫(yī)藥、信息通信等領(lǐng)域由激光科技應(yīng)用拓展形成的經(jīng)濟貢獻，達到7.5萬億美元；

3、在世界各國國家安全和國防現(xiàn)代化中發(fā)揮不可替代的作用。

激光器由激勵源、工作物質(zhì)和諧振腔三個部分構(gòu)成。隨著半個多世紀(jì)激光器技術(shù)的不斷進步，特別是在工作物質(zhì)的選擇、諧振腔和激勵源的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制冷散熱技術(shù)、光纖耦合技術(shù)等方面的不斷改善，激光器也變得電光效率更高、光束質(zhì)量更好、輸出功率更大、傳輸更加柔性、穩(wěn)定性和可靠性更高。

激光器也從最開始的小功率固體激光器，經(jīng)歷了大功率CO2激光器、燈泵浦激光器、全固態(tài)YAG激光器、Disk激光器、光纖激光器到半導(dǎo)體激光器；輸出方式也從光學(xué)輸出、導(dǎo)光臂到光纖。

目前，行業(yè)內(nèi)公認大功率Disk激光器和光纖激光器是市場的主流，高功率、高亮度半導(dǎo)體激光器是未來。特別是這些光纖輸出的高功率激光器與智能機器人、自動化生產(chǎn)線、大數(shù)據(jù)的工藝加工技術(shù)資料庫和系統(tǒng)解決方案模擬資料庫結(jié)合，將會引領(lǐng)全世界的先進位造業(yè)，并將對全世界的工業(yè)智能化進程產(chǎn)生深遠的影響。

例如，汽車零部件和整車領(lǐng)域的激光焊接、激光切割、自動化上下料、自動噴漆的工作站和自動化生產(chǎn)線；工程機械行業(yè)零部件的激光復(fù)合焊接、激光落料、自動搬運等工作站和生產(chǎn)線；醫(yī)療器械行業(yè)的激光維加工、激光焊接和激光切割；冶金行業(yè)的不等厚的激光拼焊生產(chǎn)線、鋼卷線上拼焊生產(chǎn)線、線上激光落料系統(tǒng)、冶金部件軋輥等的激光再制造裝備等等；石化行業(yè)各類裝備的激光焊接、激光切割、激光再制造等等；航空航天領(lǐng)域的激光焊接、三維激光切割、激光增材制造等等；電子電器、光伏、顯示面板等等行業(yè)激光維加工生產(chǎn)線(激光打標(biāo)、激光劃線、激光刻蝕、激光打孔等等)

激光加工技術(shù)作為先進位造產(chǎn)業(yè)的核心加工方式，憑藉其高效率、高質(zhì)量、污染小、節(jié)能環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點正逐漸替代傳統(tǒng)的加工制造方式。

目前，德國、日本和美國成為激光產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)國家，并產(chǎn)生了諸如通快公司、羅芬公司，相干、光譜物理、IPG等著名公司，幾乎壟斷了國際市場。2013年，我國激光市場已突破200億元規(guī)模，近幾年年均增長率約18%～22%，已經(jīng)成為最大的世界激光加工產(chǎn)品市場。

同時，隨著我國重大基礎(chǔ)設(shè)施和重大科技專項的不斷發(fā)展，激光技術(shù)正在向多個領(lǐng)域滲透和擴散，市場潛力巨大。然而，我國大部分激光企業(yè)缺少自主創(chuàng)新和核心技術(shù)，大都采取進口激光器及零部件進行簡單粗放的集成；激光加工工業(yè)基礎(chǔ)水平也比較低，正面臨著快速發(fā)展和不斷創(chuàng)新的局面。未來通過提升核心器件的自主研發(fā)能力，和提高激光加工工藝的技術(shù)水平，將給我國的激光企業(yè)提供更多的發(fā)展機會。

人類社會將邁入光的世界，以光加工為表現(xiàn)形式的第三次工業(yè)革命即將到來，中國準(zhǔn)備好沒有？